Реферат: Состояние воздушной среды и ее основные естественные и искусственные загрязнители

Реферат: Состояние воздушной среды и ее основные естественные и искусственные загрязнители

Балтийская Государственная Академия Рыбопромыслового Флота

Реферат

по экологии

на тему: «Состояние воздушной среды и ее основные естественные и искусственные загрязнители»

Работу выполнила: студентка ЗЧС – 12

Крупнова А.С.

Работу приняла: старший преподаватель

Даниленкова В.А.

Калининград 2006

Содержание

Введение

1. Воздушная среда

2. Основные естественные и искусственные загрязнители

2.1 Искусственные загрязнители. Промышленное загрязнение

2.2 Загрязнение транспортными средствами

2.2.1 Автотранспорт

2.2.2 Авиатранспорт

2.3 Естественные загрязнители

3. Состояние атмосферы Калининградской области

4. Состояние озонового слоя над Россией

5. Из истории. Пример загрязнения атмосферы и последствия загрязнения

Заключение

Список литературы

Введение

До самого последнего периода истории Земли живые системы планеты эволюционировали почти в полной гармонии с атмосферой, литосферой и гидросферой, не испытывая влияния человеческой деятельности. Но по мере развития сельского хозяйства и промышленности воздействие человека на среду стало заметнее. Повсеместная индустриализация, особенно развернувшаяся за последние два столетия, привела к потенциально опасным уровням загрязнения среды.

Можно сказать, что загрязнения – это поступление в окружающую среду каких-либо веществ или энергии в таких больших количествах или в течение столь длительного времени, что эти вещества или энергия начинают наносить ущерб людям и окружающей среде. Легко распространяясь от одних компонентов системы жизнеобеспечения к другим, в той или иной степени влияет на все параметры среды антропогенные и природные, физические и биотические.

Еще в начале шестидесятых годов считали, что загрязнение атмосферы – это локальная проблема больших городов и индустриальных центров, но позже стало ясно, что атмосферные загрязнители способны распространяться по воздуху на большие расстояния, оказывая неблагоприятное воздействие на районы, находящиеся на значительном удалении от места выброса этих веществ.

Существуют природные ресурсы, необходимые человечеству, как воздух. Пожалуй, нет такого ресурса, кроме самого воздуха, отсутствие которого становилось бы нерешимой проблемой для человека уже менее чем через минуту.

Известно, что загрязнение атмосферы происходит в основном в результате работы промышленности, транспорта и т. п., которые в совокупности выбрасывают ежегодно «на ветер» более миллиарда твердых и газообразных частиц.

В данном реферате показано: каковы главные факторы, загрязняющие атмосферу, нынешнее состояние окружающей среды Калининградской области, состояние озонового слоя над Россией и каково отрицательное влияние на здоровье человека веществ, загрязняющих атмосферу.

1. Воздушная среда

Воздушная среда может быть:

- наружной. В ней большинство людей проводят меньшую часть времени (до 10-15%);

- внутренней производственной. В ней человек проводит до 25-30% своего времени;

- внутренней жилой. Тут люди пребывают большую часть времени (до 60-70% и более).

В соответствии со временем, которое проводят люди во внутренней жилой, производственной и наружной воздушной сферах, ее состоянию (качеству) должно уделяться особое внимание. Из этого не следует, конечно, что можно недооценивать состояние наружной воздушной среды, так как она, в частности, поддерживает внутреннюю жилую и производственную воздушную среды.

Наружный воздух у поверхности земли содержит по объему: 78,08% азота; 20,95% кислорода; 0,94% инертных газов и 0,03% углекислого газа. На высоте 5 км содержание кислорода остается тем же, а азота увеличивается до 78,89%. Часто воздух у поверхности земли имеет различные примеси, особенно в городах: там он содержит более 40 ингредиентов, чуждых природной воздушной среде.

Внутренний воздух в жилищах, как правило, имеет повышенное содержание углекислого газа, а внутренний воздух производственных помещений обычно содержит примеси, характер которых определяется технологией производства.

Среди газов выделяется водяной пар, который попадает в атмосферу в результате испарений с Земли. Большая его часть (90%) сосредоточена в самом нижнем пятикилометровом слое атмосферы, с высотой его количество очень быстро уменьшается. Дело в том, что количество водяного пара зависит от температуры воздуха: чем она ниже, тем пара меньше, а с высотой температура воздуха понижается.

Когда количество водяного пара при данной температуре достигает максимума, он насыщает пространство. Например, при +30 в кубометре воздуха может находиться максимум 30г водяного пара, а при -30 всего лишь 0,3г. Не насыщенный водяным паром воздух может стать насыщенным, если его охладить. Если количество пара достигается при данной температуре, то при дальнейшем охлаждении воздуха пар превращается в маленькие капельки воды, т.е. конденсируется. Так образуются облака: при восходящем движении воздух расширяется и охлаждается, а содержащийся в нём водяной пар конденсируется.

Атмосфера содержит много пыли, которая попадает туда с поверхности Земли и частично из космоса. При сильных волнениях ветры подхватывают водяные брызги из морей и океанов. Так попадают в атмосферу из воды частицы соли. В результате извержения вулканов, лесных пожаров, работы промышленных объектов и т.п. воздух загрязняется продуктами неполного сгорания. Больше всего пыли и других примесей в приземном слое воздуха. Даже после дождя в 1 см содержится около 30 тыс. пылинок, а в сухую погоду их в несколько раз больше.

В результате происходящего на Земле фотосинтеза растительность ежегодно образует 100 млрд. т. органических веществ (около половины приходится на долю морей и океанов), усваивая при этом около 200 млрд. т. углекислого газа и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд.т. свободного кислорода, полагают, что благодаря фотосинтезу образуется весь кислород атмосферы. О роли в этом круговороте зеленых насаждений говорят следующие данные: 1 га зеленых насаждений в среднем за 1 час очищает воздух от 8 кг углекислого газа, выделяемого за это время при дыхании 200 человек. Взрослое дерево за сутки выделяет 180 литров кислорода, а за пять месяцев (с мая по сентябрь), оно поглощает около 44 кг углекислого газа.

Количество выделяемого кислорода и поглощаемого углекислого газа зависит от возраста зеленых насаждений, видового состава, плотности посадки и других факторов.

Не меньшее значение имеют и морские растения, - фитопланктон (в основном водоросли и бактерии), высвобождающие путем фотосинтеза кислород.

2 Основные естественные и искусственные загрязнители

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало много образнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь.

Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Чистый воздух - это 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,03% углекислого газа, 0,93% аргона и 0,01% других газов. Любое отклонение от этого состава говорит о наличии источника загрязнения - естественного или искусственного.

К естественным относятся загрязнители минерального и животно-растительного происхождения, к искусственным - загрязнители, образующиеся в результате антропогенной (человеческой деятельности): сжигания органического топлива, добычи и переработки промышленного сырья.

2.1 Искусственные загрязнители. Промышленное загрязнение

Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию, и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и не закопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмеримо обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнении - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Наиболее распространённые химические вещества-загрязнители воздуха и их воздействие на человека:

- Углекислый газ.

Углекислый газ (диоксид углерода CO2) вносит наибольший вклад в повышение температуры воздуха и подстилающей поверхности вследствие “парникового” эффекта.

В последние годы наиболее изучены сезонные пространственные изменения интенсивности атмосферных источников и стоков углекислого газа на подстилающую поверхность. Эти изменения отображают вариации скорости обмена CO2 между атмосферой и растительностью суши и моря (фотосинтез и дыхание растений) и между атмосферой и океаном. Поэтому сезонный максимум концентрации CO2 в нижней атмосфере наблюдается в конце зимы и весной, а минимум – в конце лета и осенью, причем амплитуда сезонного изменения его концентрации уменьшается от севера к югу по мере уменьшения доли площади суши с растительностью в общей площади зонального пояса. Значительные межгодовые изменения скорости прироста концентрации CO2 в нижней атмосфере, которые отмечались на островных и прибрежных станциях на Тихом океане (при среднем приросте отношения смеси CO2 на 1,2 млн. в –1 степени /г почти нулевой прирост в первой половине 1983г.), связывают с повышением на несколько градусов Цельсия температуры поверхности тропической зоны восточной части Тихого океана – явлением Эль-Ниньо в конце 1982 – начале 1983г. По некоторым оценкам, при этом около 6 Мт CO2 могло поступить в атмосферу из океана, что составляет треть годового выброса CO2 в атмосферу в результате сжигания всех видов топлива.

Углекислый газ практически не участвует в фотохимических преобразованиях газов в атмосфере и влияет на стоки озона через производимый парниковый эффект, приводящий к охлаждению стратосферы и меньшему нагреванию тропосферы, а также к соответственному изменению скорости фотохимических реакций и влажности тропосферы. Пока в мире сохраняется равновесие между количеством выделяемого в атмосферу и поглощаемого растениями и океаном углекислого газа, человечество может быть спокойным. Но стоит это равновесие нарушить, и увеличение концентрации углекислого газа может привести к необратимым последствиям: тепло будет скапливаться под «уплотненной» оболочкой углекислого газа и температура земной поверхности повысится.

- Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы, и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

- Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серу содержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.

- Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу 1десятки миллионов тонн серного ангидрида.

- Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы, очистные сооружения, целлюлозно-бумажное производство. Вызывает тошноту, раздражает глаза. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

- Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год. Источники поступления в атмосферу: автотранспорт, сжигание угля и нефти. Легко переходит в диоксид азота(NO2).

- NO2 (диоксид азота). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету из NO. При этом в тропосфере образуется озон, который в нижних слоях атмосферы является загрязнителем. При попадании в верхние слои атмосферы - стратосферу - диоксид азота разрушает озоновый слой земли. Диоксид азота вызывает бронхит, понижает сопротивляемость организма к респираторным заболеваниям.

- Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами. Высокие концентрации приводят к флюорозу (разрушению зубов у детей). Раздражает кожу, глаза, слизистые оболочки.

- Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. Источники поступления в атмосферу: мусоросжигающие заводы, химическое производство. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу тяжелых различных металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 т чугуна, выделяется кроме 12,7 кг сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода. Вызывает раздражение слизистых тканей. Раздражает слизистые оболочки глаз и легкие.

- As (мышьяк). Источники поступления в атмосферу: угольные и нефтяные печи, стекольное производство. Вызывает разрушение вегетативной нервной системы, паралич кровеносной системы, нарушение обмена веществ. Воздействие на протяжении продолжительного времени может привести к раку легких и кожи.

- С6Н6 (бензол). Источники поступления в атмосферу: нефтеперерабатывающие заводы, автомобильные выхлопы. Воздействие на протяжении продолжительного времени может вызвать лейкемию.

- Cd (кадмий). Источники поступления в атмосферу: металлургическое производство, сжигание мусора, угля и нефти. Воздействие на протяжении продолжительного времени может вызывать поражение почек и легких, ослабление костей.

- СО (угарный газ). Источники поступления в атмосферу: автомобильный транспорт, сжигание угля и нефти, сталеплавильное производство. Вызывает удушье, поражает сердечно-сосудистую систему, нарушает работу кровеносной системы.

- НхСх (углеводороды). Источники поступления в атмосферу - пары несгоревшего бензина. На солнечном свету вступает в реакцию с оксидами азота и образует фотохимический смог.

- НСНО (формальдегид). Источники поступления в атмосферу: автомобильный транспорт, химическое производство. Раздражает слизистые оболочки глаз и носа.

- Hg (ртуть). Ртуть, органические и особенно неорганические соединения обладают весьма высокой токсичностью и по современной классификации вредных веществ и соединений относится к классу - чрезвычайно опасные вещества.

Испаряясь уже при температуре 18оС, ртуть превращается в бесцветный, не обладающий каким-либо запахом пар, который может быть обнаружен только с помощью химического анализа и специальных проборов.

Токсичное влияние паров ртути на организм человека проявляется как при поступлении значительных их количеств, так и при действии малых доз и концентраций. По последним данным в организме человека удерживается 80% от содержащейся в воздухе ртути, при этом период полусуществования ее в организме человека составляет 70 дней. В первую очередь это ведет к поражению центральной нервной системы, врождённым дефектам, вплоть до безумия, а также в сердца, сосудов, желудка, печени, почек, пары ртути задерживаются в дыхательных путях. Опасность паров ртути можно сравнить с радиоактивными загрязнениями.

Источники поступления в атмосферу: сжигание угля и нефти, сталеплавильное производство. Широко распространенным источником загрязнения окружающей среды являются люминесцентные, дугоразрядные лампы и ртутьсодержащие проборы. Рано или поздно они приходят в негодность. Следует учесть, что при полном испарении 60-80 гр. ртути, высвободившейся при нарушении целостности всего 1 тысячи люминесцентных ламп, происходит загрязнение воздуха в объеме 25 млн. м3 с концентрацией паров ртути в 10 раз превышающей предельно допустимые нормы. Предельно допустимая концентрация паров ртути в воздухе населенных мест - 0,0003 мг/м3.

- HNO3 (азотная кислота). Источник: реакции диоксида азота (NO2) в атмосфере. В высоких концентрациях приводит к возникновению кислотных дождей. Вызывает респираторные заболевания.

- HONO (азотистая кислота). Поступает в атмосферу в результате реакций между диоксидом азота(NO2) и парами воды. Вызывает респираторные заболевания.

- H2SO4 (серная кислота). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции диоксида серы и гидроксил ионов(-OH). Вызывает респираторные заболевания.

- Mn (марганец). Источники поступления в атмосферу: металлургическое производство, электростанции. Воздействие на протяжении долгого времени может вызвать болезнь Паркинсона.

- Ni (никель). Источники поступления в атмосферу: сталеплавильное производство, сжигание нефти и газа. В высоких концентрациях может вызывать рак легких.

- ОН (радикал гидроксила). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции углеводородов и оксидов азота. Вступает в реакции с другими газами и образует кислоты.

- О3 (озон). Основная масса озона сосредоточена в стратосфере. Наибольшие концентрации озона наблюдаются обычно на высоте 18-25 км, хотя границы максимальных концентраций могут наблюдаться и на высоте до 10-30 км. Образование озона - один из основных химических процессов, происходящих в воздушной среде под действием солнечного излучения. Содержание его в атмосфере составляет 3,3 • 109т. Толщина слоя озона составляет в среднем 2,5-3 мм. Озон защищает организмы от губительного действия ультрафиолетового излучения (УФИ) Солнца, что доказано ученым Чепменом (S. Chapman, 1888-1970), разработавшим фотохимическую теорию озонового слоя.

Я остановилась на этом вопросе потому, что основные антропогенные источники выбросов нарушают естественный цикл воспроизводства озона. Разрушение озона за счет антропогенного воздействия осуществляется по трем циклам: азотному, водородному и хлорному. Это приводит к истощению озонового слоя, что может вызвать катастрофические последствия. Озон - активное химическое соединение, которое оказывает двоякое действие, как на окружающую среду, так и на организм. С медицинской точки зрения он обладает бактерицидным и лечебным действием. При повышенных концентрациях, как и любое химическое соединение, он может быть опасен, а именно: раздражает слизистые глаз, обостряет астму.

- ПАН (гидронитрат пероксиацетила). Источники поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции оксидов азота и углеводородов. Раздражает слизистые глаз, обостряет астму.

- Pb (свинец). Источники поступления в атмосферу: выхлопы автомобильного транспорта, сталеплавильное производство. Поражает головной мозг, вызывает высокое кровяное давление, замедляет рост.

- SiF4 (тетрофторид кремния). Источники поступления в атмосферу: химическое производство. Раздражает легкие.

- SO2 (диоксид серы). Источники поступления в атмосферу: сжигание нефти и угля, сталеплавильное производство. Диоксид серы является причиной кислотных дождей. Понижает сопротивляемость к респираторным заболеваниям, раздражает слизистые глаз.

2.2 Загрязнение транспортными средствами

В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов. Согласно оценкам, в городах на долю автотранспорта приходится (в зависимости т развития в данном городе промышленности и числа автомобилей) от 30 до 70 % общей массы выбросов. В США в целом по стране, по крайней мере, 40 % общей массы пяти основных загрязняющих веществ составляют выбросы подвижных источников.

2.2.1 Автотранспорт

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине (в США на их долю приходится около 75 %), затем самолеты (примерно 5 %), автомобили с дизельными двигателями (около 4 %), тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 4 %), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2 %). К основным загрязняющим атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники, (общее число таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода (в США его доля в общей массе составляет около 70 %), углеводороды (примерно 19 %) и оксиды азота (около 9 %). Оксид углерода (CO) и оксиды азота (NOx) поступают в атмосферу только с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды (HnCm) поступают как вместе с выхлопными газами, (он составляет примерно 60 % от общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20 %), топливного бака (около 10 %) и карбюратора (примерно 10 %); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90 %) и из картера (10 %).

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из диапазона наиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.

Создаваемые в городах системы движения в режиме "зеленой волны", существенно сокращающие число остановок транспорта на перекрестках, призваны сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое влияние на качество и количество выбросов примесей оказывает режим работы двигателя, в частности соотношение между массами топлива и воздуха, момент зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее объему и др. При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, но возрастает выброс оксидов азота.

Не смотря на то, что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, HnCm, NOx, выбрасывают не более чем бензиновые, они существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает неприятным запахом, создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами. В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензиновые.

2.2.2 Авиатранспорт

Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно невелик (для города, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.

Согласно полученным оценкам, в среднем около 42 % общего расхода топлива тратится на выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе (ВПП) перед взлетом и на заруливание с ВПП после посадки (по времени в среднем около 22 мин). При этом доля несгоревшего и выброшенного в атмосферу топлива при рулении намного больше, чем в полете. Помимо улучшения работы двигателей (распыление топлива, обогащение смеси в зоне горения, использование присадок к топливу, впрыск воды и др.), существенного уменьшения выбросов можно добиться путем сокращения времени работы двигателей на земле и числа работающих двигателей при рулении (только за счет последнего достигается снижение выбросов в 3 - 8 раз).

В последние 10 - 15 лет большое внимание уделяется исследованию тех эффектов, которые могут возникнуть в связи с полетами сверхзвуковых самолетов и космических кораблей. Эти полеты сопровождаются загрязнением стратосферы оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые самолеты), а также частицами оксида алюминия (транспортные космические корабли). Поскольку эти загрязняющие вещества разрушают озон, то первоначально создалось мнение (подкрепленное соответствующими модельными расчетами), что планируемый рост числа полетов сверхзвуковых самолетов и транспортных космических кораблей приведет к существенному уменьшению содержания озона со всеми губительными последующими воздействиями ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли. Однако более глубокий подход к этой проблеме позволил сделать заключение о слабом влиянии выбросы сверхзвуковых самолетов на состояние стратосферы. Так, при современном числе сверхзвуковых самолетов и выбросе загрязняющих веществ на высоте около 16 км относительное уменьшение содержания О3 может составить примерно 0.60; если их число возрастет до 200 и высота полета будет близка к 20 км, то относительное уменьшение содержания О3 может подняться до 17%. Глобальная приземная температура воздуха за счет парникового эффекта, создаваемого выбросами сверхзвуковыми самолетами может повыситься не более чем на 0,1 єC.

Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру воздуха могут оказать хлорфторметаны (ХФМ фреон-11 и фреон-12 (газы, образующиеся в частности, при испарении аэрозольных препаратов, которые используются (преимущественно женщинами) для крашения волос. Поскольку ХФМ очень инертны, то они распространяются и долго живут не только в тропосфере, но и в стратосфере. Обладая довольно сильными полосами поглощения в окне прозрачности атмосферы (8-12 мкм), фреоны усиливают парниковый эффект. Наметившиеся в последние десятилетия темпы роста производства фреонов могут привести к увеличению содержания фреона-11 и фреона-12 в 2030 г. до 0,8 и 2,3 млрд. (при современных значениях 0,1 и 0,2 млрд.). Под влиянием такого количества фреонов общее содержание озона в атмосфере уменьшится на 18%, а в нижней стратосфере даже на 40; глобальная приземная температура возрастет на 0,12-0,21 єС.

2.3 Естественные загрязнители

Естественным путем в атмосферу ежегодно поступает около 1 млрд т аэрозолей, из них, млн т: морских солей - 350- 650; почвенной пыли - 200- 300; продуктов извержения вулканов - 70-80; продуктов лесных пожаров - 70-75; космической пыли - 3-3,6. Естественные аэрозоли являются неотъемлемой частью атмосферы и играют большую положительную роль в обеспечении жизненных процессов на Земле.

- Серосодержащие соединения. Образуются в результате деятельности живых организмов, как на суше, так и на море, в процессах, протекающих в земной коре, например при вулканической или геотермальной деятельности. Из природных источников серосодержащих соединений важную роль играют биогенные выбросы из почвы и продукты жизнедеятельности растений. Соединения серы, поступающие из Мирового океана в атмосферу, окисляются до сульфатов, которые сохраняются в атмосфере до 5 дней. Установлено, что океанские воды поставляют около 3% от общего количества сернистых соединений, выделяемых антропогенными источниками.

При извержении вулканов в выделяющихся серосодержащих соединений преобладает диоксид серы, в меньшем количестве в атмосферу поступают сероводород, карбонилсульфид, а также сульфаты в виде аэрозолей и твёрдых частиц.

- Соединения азота. Понятно образование большого количества оксида азота при вспышках молний - источника высоких энергий в атмосфере. К природным источникам оксидов азота относятся также биогенный круговорот азота в природе, миграции оксидов азота из стратосферы в тропосферу и образование NOx в результате фотоинициированного химического разложения нитритов, содержащихся в морской воде.

- Соединения углерода. Монооксид углерода образуется при неполном сгорании углеродсодержащих веществ. Наибольшие количества углерода природного происхождения образуются в результате вулканической деятельности и окислении метана в атмосфере. Атмосферный диоксид углерода находится в состоянии постоянного обмена с почвой, водами и живыми организмами, в результате чего постоянный кругооборот его в природе. В этом кругообороте источниками CO2 служат вулканические извержения, выветривание содержащих углерод горных пород, микробиологический распад органических соединений над почвой и в почве, дыхание животных и растений, лесные пожары и сжигание природного топлива.

- Летучие органические соединения. В состав летучих органических соединений входят реакционно-способные алканы 50% (пропан, н-бутан и более высокомолекулярные), олефины 23% (этилен, пропилен и др.), ароматические углеводороды 18% (бензол, ксилолы и др.), альдегиды и кетоны 8% (формальдегид, ацетон и др.), органические кислоты 1% (муравьиная, уксусная и др.) Основной природный источник этих веществ - растения, в результате жизнедеятельности которых образуются непредельные соединения - терпеновые углеводороды и производные изопрена. Они активно участвуют в химических реакциях, протекающих в атмосфере, способны взаимодействовать с озоном и гидроксильными радикалами, инициируют химические реакции, в результате которых образуется целый ряд продуктов. Из природных источников выделяется более 90% летучих органических соединений, количество их возрастает при повышении температуры и интенсивности солнечного освещения.

3. Состояние атмосферы Калининградской области

Одним из показателей состояния окружающей среды является уровень загрязнения атмосферного воздуха.

Загрязнение воздушного бассейна области формируется под воздействием выбросов собственных источников и переноса загрязняющих веществ с сопредельных территорий. Область получает извне дополнительное количество загрязняющих веществ, превышающее собственные в 5-7 раз. Суммарное осаждение соединений серы и окисленного азота на 90% обусловлены поступлением указанных веществ из сопредельных государств.

В последнее время, наряду со стационарными источниками, в полный рост встаёт проблема загрязнения атмосферы выбросами автомобильного транспорта, вклад которого по области составляет 63% суммарного выброса, а по Калининграду - около 54% и он продолжает нарастать.

Индекс загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА) в 2001г. составил 7,3 и характеризуется как несколько повышенный. Это может быть связано с увеличением количества автотранспорта, который является основным источником загрязнения атмосферного воздуха в городе.

Мероприятия по снижению вредных выбросов от стационарных источников связаны с закрытием мелких котельных, не имеющих эффективной газоочистки и переводе крупных теплоисточников на более экологичные виды топлива (преимущественно газообразное).

В числе показателей экологического состояния любой территории, особенно густо населенной и используемой в качестве курортной зоны, какой является значительная часть морского побережья Калининградской области, важное место занимает загрязнение воздушной среды. Это загрязнение и его интенсивность сказываются, в первую очередь, на здоровье населения, а также на состоянии биосферы в целом. Источниками загрязнения воздушной среды являются выбросы твердых, газообразных и жидких веществ в результате работы промышленных предприятий, коммунальных котельных, системы печного отопления и автотранспорта. На Калининградском побережье располагаются, как известно, портовый комплекс в Балтийске, Янтарный комбинат, Пионерская база рыболовного флота. Большое количество домов с печным отоплением и котельных имеется в Зеленоградске, Светлогорске, Отрадном, Донском и в других населенных пунктах. Движение автотранспорта здесь также довольно значительно. Кроме того, существенную роль играет трансграничный перенос загрязняющих веществ с воздушными потоками, преобладающее направление которых западное и северо-западное, т.е. со стороны Польши и Скандинавии через Балтийское море. Поэтому требуется постоянный контроль и оценка загрязнения атмосферы, определение состава и объема выбрасываемых в воздушную среду загрязняющих веществ, выявление динамики процессов по годам.

На основе данных Калининградского областного комитета государственной статистики выполнена оценка выбросов вредных веществ в атмосферу морского побережья (Приложения 1-3). Они составлены по административному делению области. Приложение 1 охватывает Балтийск с пригородной зоной. Приложение 2 включает Светлогорск и входящие в его административную территорию Пионерский, Приморье и Янтарный. Приложение 3 охватывает Зеленоградский район, занимающий западную и северную части Самбийского полуострова (без Балтийска, Янтарного, Светлогорска и Пионерского). В таблицах приведены интегрированные данные о выбросах загрязняющих веществ в атмосферу за 1994 год. Они включают: твердые выбросы, в том числе продукты сгорания (дым), производственную и дорожную пыль; газообразные и жидкие выбросы, из которых выделены окись углерода, диоксид серы, окислы азота, летучие органические соединения; отдельно отмечены специфические загрязняющие вещества, в которые входят сажа, металлы и их соединения (марганец, свинец, хром и др.), кислоты (азотная, серная, соляная, синильная), аммиак, ацетон, бензин, ксилол, толуол, фенол и другие вещества. Однако в таблицах указаны только наиболее значительные по объему выбросов показатели.

Анализ таблиц свидетельствует, что наиболее интенсивно загрязнение воздушной среды наблюдается в Балтийске, учитывая относительно небольшую площадь его территории по сравнению с другими. Твердые выбросы составляют здесь 36% от общего объема, а газообразные - 64%. Из них очень большую долю (до 36%) занимают специфические выбросы, связанные в основном с деятельностью порта, судоремонтных мастерских, самих судов, котельных, автотранспорта и других источников загрязнения воздуха. В Светлогорской зоне, где наиболее активными загрязнителями являются Пионерский порт с базой рыболовного флота и Янтарный комбинат, твердые выбросы составляют лишь 15% от общего объема, а газообразные - 85%, что связано, очевидно, с меньшей долей здесь печного отопления и котельных на твердом топливе. Значительно снижен на этой территории и объем специфических загрязнителей - 14% от общего объема выбросов. В Зеленоградском районе, где помимо города-курорта преобладают небольшие сельские поселки на довольно большой территории, интенсивность загрязнения воздушной среды заметно меньше. В то же время в связи с широким распространением печного отопления и довольно активного движения автотранспорта по многочисленным, большей частью в плохом состоянии, дорогам доля твердых выбросов в атмосферу здесь повышена до 39% при относительно меньшем вкладе газообразных выбросов (около 60%). Увеличен также объем специфических загрязняющих веществ до 24%. И еще одно существенное замечание относительно выбросов в атмосферу. Система их обезвреживания организована явно недостаточно. Улавливаются и обезвреживаются только твердые выбросы в Светлогорске и Зеленоградском районе, и то лишь частично (соответственно 10% и 39%), а газообразные и жидкие выбросы совсем не улавливаются и свободно поступают в воздушную среду, отравляя ее, особенно диоксидом серы и окисью углерода.

Для изучения динамики загрязнения атмосферы в прибрежной зоне были построены графики изменений объемов выбросов за 7 лет (1988 - 1994 гг.) в Светлогорской зоне, как наиболее изученной. Использованы данные по основным видам загрязнений, включая твердые выбросы, окись углерода, диоксид серы, окислы азота, летучие органические соединения и сажу на фоне их общей массы.

Общее снижение всех выбросов в атмосферу составило в 1994 году 40% от объема 1988 года. Оно, несомненно, связано с экономическим кризисом в стране и в Калининградской области, который привел к падению промышленного производства на 50% и более, а ряде случаев - к состоянию банкротства, например, в Пионерской базе рыболовного флота. При этом снижение объема вредных выбросов в атмосферу оказывается меньше, чем сокращение производственной деятельности, как и по всей России, свидетельствуя об ухудшении качества очистки этих выбросов или ее отсутствие вообще.

Такое же общее уменьшение, начиная с 1989 года, отмечается для твердых выбросов, окиси углерода и летучих органических соединений. Объем твердых выбросов, обусловленных в основном работой промышленных предприятий, сократился до 11% от показателя 1988 года, летучих органических соединений - даже до 2%, а объем выбросов окиси углерода, где большую роль играет автотранспорт, снизился только до 42%. Интересную картину дают графики изменчивости выбросов диоксида серы, окислов азота и сажи, где вначале, до 1991 года, а для диоксида серы - до 1992 года, отмечается постоянное увеличение объемов, а затем довольно резкое падение. Для диоксида серы объем выбросов при этом снизился до 36%, а окислов азота - до 22%, для сажи - до 35% от максимального показателя. Такой ход изменений выбросов связан с тем, что они обусловлены, в основном, использованием в мелких котельных и при печном отоплении твердого топлива со значительным содержанием серы и других примесей. До 1991-1992 г. система отопления действовала практически без какого-либо снижения интенсивности, хотя и с ухудшением качества топлива, но затем наступил топливный кризис, который ощутили на себе все жители Калининградской области. Кризис продолжается до настоящего времени, и именно это, а не улучшение качества топлива и работы котельных, вызвало снижение объемов выбросов в атмосферу диоксида серы, окислов азота и сажи. Главный же вывод из рассмотрения представленных материалов состоит в том, что необходимость совершенствования технологических процессов в производстве, создания системы улавливания и утилизации вредных выбросов в атмосферу из всех видов источников, проведения мониторинга воздушной среды и соответствующих природоохранных мероприятий являются актуальными экологическими проблемами на Калининградском побережье и в области в целом.

Балтийск

Светлогорск

Зеленоградск

4. Состояние озонового слоя над Россией

По данным наблюдений за общим содержанием озона (ОСО) сетью наземных озонометрических станций Росгидромета и станций других стран СНГ и Латвии, а также измерений прибором Томс со спутника Метеор – 3 практически весь период с марта 1995г. по февраль 1996г. характеризуется наиболее спокойным состоянием полей над территорией СНГ по сравнению с предыдущим годом. Среднемесячные значения ОСО изменялись относительно климатических норм в целом на 5 –20%. В марте 1995г. среднемесячное значение ОСО к северу от 600 с. ш. были ниже климатических норм на 15 – 20% , над всей остальной территорией понижение составляло только 5 10% , а над районами Дальнего Востока и Камчатки значение ОСО близки к многолетним. В апреле среднемесячные значения ОСО над всей территорией СНГ было ниже нормы на 5 – 10% . В мае понижение среднемесячных значений ОСО близки к многолетним средним западнее 600 в. д. И отклонились на –5% восточнее. В июле отклонения среднемесячных значений озона от многолетних средних на – 5% наблюдались над Средней Азией, Восточной Сибирью, Приморьем и Камчаткой. В третьей декаде в отдельные дни над некоторыми районами ежедневные значения отклонялись от климатических норм до – 15%, что не превышало порога аномальности (2,5 стандартного отклонения). В сентябре над Украиной среднемесячные значения ОСО близки к норме, а над остальной территорией СНГ отмечалось отклонение на 5 – 9%. В ноябре отклонения средних ОСО составляли –5%над Уралом, Сибирью, Дальним Востоком. В декабре отклонения среднемесячных значений ОСО от климатических норм составили 5 –10% над Дальним востоком, Камчаткой, Сахалином. В январе 1996г. среднемесячные значения ОСО были ниже нормы над всей контролируемой территорией и составили 5 –15% с максимумом над центральной частью Сибири.

За период с 1по 28 февраля 1996г. среднемесячные значения ОСО над всей контролируемой территорией были существенно ниже нормы. Набольшие отклонения среднемесячных значений от климатических норм наблюдались над районами центральной Сибири и Якутии, где они достигли –25%.

Таким образом, за период с марта 1995г. по февраль 1996г. для средних и высоких широт северного полушария отсутствовали столь глубокие и продолжительные отрицательные аномалии ОСО как весной 91/92 и 92/93 гг.

Участие России в решении проблемы стратосферного озона обусловлено её международными обязательствами, вытекающими из венской конференции о защите озонового слоя Земли (1985г.), Монреальского протокола о веществах разрушающих озоновый слой (1987г.) ратифицированного Российской федерацией в 1993г. В 1994г. РФ ратифицировала рамочную конвенцию ООН об изменении климата, конечная цель которой заключалась в стабилизации концентрации парниковых газов на условиях, не оказывающих опасного воздействия на глобальную климатическую систему.

5. Из истории. Пример загрязнения атмосферы и его последствия

В результате антропогенной деятельности за каждые 10-12 лет интенсивность загрязнения атмосферы удваивается. Тем не менее, «достучаться» до сознания людей о грядущей опасности трудно. Для этого нужен прецедент.

Он произошел с 5 по 8 декабря 1852 года, когда над Лондоном появились барашки кучевых облаков. Погода была тихая. Дымили трубы фабрик и заводов, работали дробилки и мельницы, врезались в металл наждачные круги, полировальные шкурки драили дерево. А облачность росла. На третий день затишья над городом образовался темный свод, через который едва просвечивало солнце. Люди оказались в положении рыб, живущих в грязном водоеме. И вдруг эта дымка - пылевая туча, получившая позже название инверсионного слоя, стала выделять все, чем ее напитали люди. Пыль больше не могла удержаться в верхних слоях атмосферы и стала оседать. С нею опускались вниз, по сути, паро-газо-аэрозольная взвесь воздуха.

Первыми жертвами смога, а это был именно он, оказались легочные больные. За 4 дня смог унес 4 тысячи жизней. А далее все повторилось:

1873 год - в Лондоне вновь зарегистрированы случаи сильного загрязнения атмосферы. Отмечены 268 непредвиденных смертей жителей. 1930 год, декабрь - в долине реки Маас (Бельгия) наблюдалось сильное загрязнение воздуха в течение 3 дней. В результате заболели сотни людей, а 60 человек - скончались. В то время более чем в 10 раз выше средней смертности. 1931 год - в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9 дней наблюдалось сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти 592 человек. 1956 год, январь - 1000 лондонцев погибли в результате продолжительного задымления. Большая часть тех, кто умер неожиданно, страдали от бронхита, эмфиземы легких и сердечно-сосудистых заболеваний. Как не вспомнить слова молодого физика Джорджа Габриэл Стокса (Stokes, 1819-1903): «Настанет время и мельчайшая пылинка вырастет в проблему угрожающих размеров».

И действительно, «Английская болезнь», или авитаминоз Д также является продуктом смога. Возникает она в результате значительного уменьшения прозрачности атмосферы из-за дефицита солнечной энергии необходимой для синтеза в человеческом организме витамина Д. Его отсутствие вызывает рахитизм (греч. rachitis - спинная, zhachis - хребет: спинная болезнь, возникающая в результате нарушения фосфорно-кальциевого обмена у детей из-за дефицита витамина Д при отсутствии ультрафиолетового облучения). Болезнь «английской» названа потому, что впервые описавшие ее врачи связывали болезнь с высокой постоянной облачностью над Британскими островами, особенно над Лондоном. Фотохимический смог также может вызвать это заболевание.

Заключение

На пороге III тысячелетия нет необходимости доказывать остроту и масштабность, а значит, и опасность сложившейся в мире экологической ситуации. Виновником экологического кризиса на Земле стал человек. Он же является как субъектом, так и объектом последнего. Никакому иному биологическому виду не удалось уничтожить столь большое число других видов, необратимо изменить экологическую ситуацию на планете. Но нельзя остановить продвижение человечества вперед, вряд ли возможен отказ от создаваемой им искусственной биосферы, от созданных им условий жизни. Что делать? Какими путями двигаться человечеству дальше? Какие приоритеты считать основными? Что важнее экология или научно - технический прогресс? Проблема выживания, проблема сохранения естественной биосферы может быть решена только путем компромиссов и поисков оптимальных решений, выход в коэволюции (совместной, взаимосвязанной эволюции биосферы и человеческого общества). Выживание человека в условиях глобального экологического кризиса, несомненно, зависит от научных знаний, внедрения в практику новых технических достижений. Но эти достижения не смогут принести ожидаемых результатов без опоры на нравственное воспитание и определенные культурные традиции. К сожалению, осознание важности экологического образования и воспитания пришло лишь в последние годы. В тоже время технократические установки настолько сильны, что выход из экологического кризиса по-прежнему ищется в привычных путях: создание "экологически чистых" производств, принятие природоохранных законов, контроль за производством и т. п., - иными словами, коль скоро экологический кризис порожден техническим прогрессом, то надо просто внести соответствующие коррективы в направление этого прогресса. Экологический кризис мыслится как нечто внешнее по отношению к человеку, а не как-то, что заключено в нем самом.

Список литературы

1.   Баринова Г.М., Зотов С.И. Картографирование экологической ситуации Калининградской области // Проблемы физической и экономической географии Калининградского региона. - Калининград, 1995.

2.   Краснов Е.В., Блажчишин А.И. «Экология Калининградской области». – Калининград: Янтарный сказ, 1999.

3.   Краснов Е.В. Экология и природопользование. - Калининград, 1992

4.   Щагина Н.В. Каким воздухом мы дышим? //Экология Калининградской области. - Калининград, 1990

5.   Экология Балтийского региона (сборник научных трудов). - СПб.: изд. РГО, 1992.

6.   http://ecolife.org.ua/newarchive.php «Калининграду некуда девать свой мусор» (от 22.07.2002)

7.   www.zelenyshluz.narod.ru

8.   anofdi.narod.ru/ozon.htm